Introdução à Genética
8.5 Pequenos RNA funcionais que regulam e protegem o genoma eucariótico
spliceossomo. Conforme veremos no Capítulo 9, os RNA no ribossomo (os rRNA), não as proteínas ribossômicas, apresentam o papel central na maior parte dos eventos importantes da síntese proteica. Os diversos exemplos de ribozimas forneceram evidências sólidas em relação a uma teoria denominada mundo do RNA, que sustenta que o RNA deve ter sido o material genético nas primeiras células, tendo em vista que apenas o RNA sabidamente codifica informação genética e catalisa reações biológicas.
CONCEITO-CHAVE A remoção dos íntrons e a união dos éxons são catalisadas por moléculas de RNA.
Em eucariotos, os snRNA do spliceossomo catalisam a remoção de íntrons do pré-mRNA. Alguns
íntrons são autorremovíveis; nesses casos, o próprio íntron catalisa a sua própria remoção. RNA
capazes de catálise são denominados ribozimas.
8.5 Pequenos RNA funcionais que regulam e
protegem o genoma eucariótico
Em 2002, um dos principais periódicos científicos, a revista Science, nomeou o “Pequeno RNA” sua descoberta do ano. Os RNA aos quais eles estavam se referindo não eram os pequenos RNA descritos anteriormente, tais como os snRNA ou tRNA, que são considerados mantenedores e, como tal, são sintetizados constitutivamente. Em vez disso, esses outros pequenos RNA são sintetizados em resposta a alterações no estado do desenvolvimento de uma célula ou no ambiente celular. Atualmente sabemos que eles são criticamente importantes para a manutenção de um genoma estável e para a regulação da expressão gênica.
Os miRNA são importantes reguladores da expressão gênica O primeiro desse tipo de pequenos RNA foi descoberto em 1993 por Victor Ambros e colegas enquanto estudavam o gene lin-4 do nematódeo C. elegans. Tendo em vista que mutações no lin-4 resultavam em larvas anormais, foi formulada a hipótese de que esse gene codificava uma proteína que era necessária para o desenvolvimento normal da larva. Portanto, foi uma surpresa quando o grupo isolou o gene lin-4 e relatou que, em vez de codificar uma proteína, ele produzia dois pequenos RNA de 22 nucleotídios e 61 nucleotídios. Em seguida, eles observaram que o RNA de 22 nucleotídios era produzido por meio do processamento do RNA maior de 61 nucleotídios. Finalmente, eles observaram que o RNA de 22 nucleotídios reprimia a expressão de determinados outros genes por meio do pareamento de bases com seus mRNA.
O produto do RNA de 22 nucleotídios do gene lin-4 foi o primeiro membro
a ser descoberto de uma classe muito grande de RNA, denominados microRNA (miRNA), agora sabidamente presentes nos genomas de plantas e de animais. A maior parte dos miRNA atua para reprimir a expressão de genes. De fato, estima-se que cada um dos genomas de plantas e de animais apresente até 1.000 miRNA que, por sua vez, regulam a expressão de milhares de genes. Assim como o produto de lin-4, muitos miRNA são inicialmente transcritos pela RNA polimerase II como um RNA mais longo de um gene que produz apenas um produto de RNA. O RNA mais longo assume uma estrutura em alça
com haste de filamento duplo com uma base errada na haste (Figura 8.19). O RNA é processado no núcleo até uma forma menor, porém ainda não final, e em seguida é exportado para o citoplasma. Ali, duas máquinas biológicas, ambas com a capacidade de clivar o RNA, participam em um processo de duas etapas. Uma máquina, denominada Dicer, reconhece as moléculas de RNA de filamento duplo (dsRNA) e as cliva em produtos de aproximadamente 22 nucleotídios. Uma segunda máquina, denominada RISC (complexo de silenciamento induzido por RNA; do inglês, RNA-induced silencing complex), liga-se ao dsRNA curto e o desenrola formando o miRNA de filamento único biologicamente ativo. O miRNA, ainda ligado ao RISC, liga-se a mRNA complementares. O RISC em seguida reprime a tradução desses mRNA em proteínas ou remove a cauda poli(A), o que acelera a degradação do
mRNA. No exemplo demonstrado na Figura 8.19, o miRNA do lin-4 se liga aos mRNA de lin-14 e lin-28 e reprime a sua tradução.
FIGURA 8.19 Os miRNA são sintetizados pela RNA pol II como RNA mais longos, que são processados em diversas etapas até a sua forma madura. Uma vez totalmente processados, os miRNA se ligam ao RISC e direcionam as suas atividades para reduzir a expressão de mRNA complementares por meio da repressão de sua tradução ou da promoção de sua degradação.